Оборудование для организации видеонаблюдения видеокамеры, видеорегистраторы

Как настроить компрессию H264 в IP-видеокамере

Себестоимость проекта можно снизить правильной настройкой компрессии и шумоподавления. Снижается количество используемых жёстких дисков и требования к сетевой и воспроизводящей аппаратуре.

1)Шумоподавление

Наличие шумов матрицы, хаотично разбросанных по изображению пикселей, совершенно не вписывается в концепцию работы кодеков семейства MPEG (в том числе и H264): это и наличие движения в кадре, и ВЧ составляющая в блоках после косинусного преобразования, и внесение помех в матрицу квантования, что ухудшает качество восстановленного изображения. Из-за вышеописанных факторов, скорость видеопотока значительно возрастает, в несколько раз. То есть, при одном и том же качестве изображения битрейт видеопотока с настроенным шумоподавлением будет 3500 кбит/с, а видеопотока с ненастроенным шумоподавлением - 11400 кбит/с. Кроме этого, при зашумлённом изображении так же возрастает нагрузка на процессор декодирующего устройства.

Цифровые алгоритмы шумоподавления компенсируют (заменяют на подходящие) быстро появляющиеся и исчезающие единичные пиксели (или небольшие группы), которые не несут в себе информации.

IP-видеокамеры TBC-I1421IR и TBC-I2422IR имеют гибкие настройки встроенного в процессор ISP, что позволяет настроить шумоподавление, настроить камеру на нужную освещённость, отрегулировать насыщенность цвета и т.д.

Чтобы войти в меню настроек ISP, нажмите на изображении (в программе NVMS или в браузере) правой кнопкой мыши, и выберите в контекстном меню пункт «Настр. видеокамеры».

Затем, чтобы войти в суб-меню шумоподавления, выберите вкладку «Шумопонижение». Обязательно переключите режим в «Ручн».

Отрегулируйте параметры «Врем» и «Спец», визуально оценивая изображение, и отображаемую скорость потока.

Обратите внимание на битрейт на изображениях в этой статье до и после настроек шумоподавления : было 5926 кбит/с, стало 214 кбит/с.

Тема шумоподавления актуальна и для аналоговых видеокамер, кроме того к шумам матрицы добавляются ещё помехи в канале связи. В оборудовании ТВТЕС шумы матрицы аналоговой видеокамеры компенсируются на нескольких участках тракта: сначала выполняется шумоподавление DNR в процессоре видеокамеры, затем происходит дополнительное шумоподавление 3DNR на входе видеорегистратора в микросхеме Nextchip, когда сигнал PAL преобразуется в ITU-R BT.656, до попадания в процессор.

Помехи в канале связи хорошо устраняются пассивными приёмопередатчиками по витой паре ТВТЕС с дифференциальной технологией передачи и частотным фильтром: без каких-либо потерь качества изображения скорость потока снизится до 1.8 раз.

2) Настройки профиля H264.

Профиль кодека – это совокупность скрытых настроек H264, которые определяют преимущество кодирования: оно может быть в высокой степени сжатия, в простоте обработки процессором, или чем-то средним.

Профиль кодека нужно выбирать исходя из назначения -видеокамеры:

1)      Профиль Base – это минимальная нагрузка на процессор декодирующего устройства при несильной компрессии. Подходит для просмотра видеокамеры в локальной сети на персональном компьютере.

2)      Профиль Main – это средняя нагрузка на процессор при высокой компрессии, профиль универсален для достаточно производительных ПК и для большинства видеорегистраторов.

3)      Профиль High – это максимальная компрессия с сильной нагрузкой на декодирующее устройство. Скорость потока будет в 2-3 раза ниже чем при использовании профиля Base. В случае использования сервера видеонаблюдения, основанного на процессоре архитектуры компаний Intel или AMD, в отличие от видеорегистратора, нагрузка будет действовать на работу всей системы (или существенной её части).  В процессорах видеорегистраторов ТВТЕС (Hisilicon 35 серии) есть отдельное специальное ARM-ядро, созданное для работы с кодеком H264 «на уровне железа», и созданное из соображений стабильной работы: если будут проблемы с декомпрессией одного канала – это не распространится на другие каналы и всю работу системы (запись, работа автофункций).

Все видеорегистраторы ТВТЕС работают исправно с High-профилем H264 (до уровня 4.0 включительно).

3) VBR или CBR

CBR (constant bit rate, «постоянный битрейт») означает, что на выходе устройства будет поддерживаться определённая, заданная пользователем скорость потока. Недостаток режима в том, что поскольку в моменты сильных перемен изображения в кадре скорость потока возрастает, если она начнёт превышать установленное пользователем значение, в эти моменты качество видео будет заметно ухудшаться.

В режиме VBR (variable bit rate, «переменный битрейт») скорость потока определяется настройками качества изображения, установленными пользователем, и динамичностью сцены, сжимаемой H264 с данными настройками. В моменты, когда в кадре происходит большое количество движения, выходная скорость потока может увеличиваться в 1.5-2 раза по-сравнению со сценами, в которых этого движения нет совсем.

4)  Интервал I-кадра

Интервал I-кадра выбирается в зависимости от частоты возникновения движения в кадре. Например, если камера направлена на оживлённую улицу – движения много, тогда интервал стоит взять минимальным – 1с. Если же камера смотрит на спокойный двор, или висит в коридоре помещения, где редко проходят люди, – тогда интервал I-кадра нужно установить на максимальное значение – 3с.

5) Кодирование звука (G.711 ULAW/ALAW, RAW PCM)

Кодеки звука G.711 ULAW и G.711 ALAW отличаются лишь действующим алгоритмом, а с точки зрения пользователя не отличаются совсем. В общем выходном битрейте битрейт кодированного звука – 64 кбит/с. Битрейт RAW PCM – 128 кбит/с, в этом стандарте кодирование звука происходит без потери качества.

В видеорегистраторах ТВТЕС используется кодек RAW PCM.

Заключение: у H264 есть некоторое количество скрытых от глаз пользователя настроек, поэтому итоговые скорость потока и нагрузка на процессор у разных производителей могут отличаться для одних и тех же профилей.

еще статьи о видеонаблюдении